Thorium, som er kalt for den norrøne tordenguden, er et sølvaktig, glansfullt og radioaktivt element med potensial som et alternativ til uran i drivstoff med kjernereaktorer.
Bare fakta
- Atomnummer (antall protoner i kjernen): 90
- Atomsymbol (på det periodiske elementet): Th
- Atomvekt (atomets gjennomsnittlige masse): 232,0
- Tetthet: 6,8 gram per kubikk tomme (11,7 gram per kubikk cm)
- Fase ved romtemperatur: Fast
- Smeltepunkt: 3 182 grader Fahrenheit (1 750 grader celsius)
- Kokepunkt: 8 654 F (4 790 C)
- Antall naturlige isotoper (atomer av det samme elementet med et annet antall nøytroner): 1. Det er også minst 8 radioaktive isotoper som er opprettet i et laboratorium.
- Vanlige isotoper: Th-232 (100 prosent av naturlig overflod)
Historie
I 1815 trodde Jöns Jakob Berzelius, en svensk kjemiker, først at han hadde oppdaget et nytt jordelement, som han kalte thorium etter Thor, den norrøne krigsguden, ifølge Peter van der Krogt, en nederlandsk historiker. I 1824 ble det imidlertid bestemt at mineralet faktisk var yttriumfosfat .;
I 1828 mottok Berzelius en prøve av et svart mineral funnet på Løvø-øya utenfor kysten av Norge av Hans Morten Thrane Esmark, en norsk mineralog. Mineralet inneholdt nesten 60 prosent av et ukjent element, som overtok navnet thorium; mineralet fikk navnet thorite. Mineralet inneholdt også mange kjente elementer, inkludert jern, mangan, bly, tinn og uran, ifølge Chemicool.
Berzelius isolerte thorium ved først å blande thoriumoksyd som ble funnet i mineralet med karbon for å skape thoriumklorid, som deretter ble omsatt med kalium for å gi thorium og kaliumklorid, ifølge Chemicool.
Gerhard Schmidt, en tysk kjemiker, og Marie Curie, en polsk fysiker, oppdaget uavhengig av at thorium var radioaktivt i 1898 i løpet av et par måneder etter hverandre, ifølge Chemicool. Schmidt blir ofte kreditert oppdagelsen.
Ernest Rutherford, en New Zealand-fysiker, og Frederick Soddy, en engelsk kjemiker, oppdaget at thorium forfaller med en fast hastighet til andre elementer, også kjent som halveringstiden til et element, ifølge Los Alamos National Laboratory. Dette arbeidet var kritisk for å fremme forståelsen av andre radioaktive elementer.
Anton Eduard van Arkel og Jan Handrik de Boer, begge nederlandske kjemikere, isolerte metallisk thorium med høy renhet i 1925, ifølge Los Alamos National Laboratory.
Hvem visste det?
- I sin flytende tilstand har thorium et større temperaturområde enn noe annet element, med nesten 5 500 grader Fahrenheit (3000 grader Celsius) mellom smelte- og kokepunkt, ifølge Chemicool.
- Thorium dioxide har det høyeste smeltepunktet av alle kjente oksider, ifølge Chemicool.
- Thorium er omtrent like rik som bly og minst tre ganger så rikelig som uran, ifølge Lenntech.
- Forekomsten av thorium i jordskorpen er 6 deler per million vekt, ifølge Chemicool. I følge Periodic Table er thorium det 41. mest tallrike elementet i jordskorpen.
- Thorium er hovedsakelig utvunnet i Australia, Canada, USA, Russland og India, ifølge Minerals Education Coalition.
- Sporingsnivåer av thorium finnes i bergarter, jord, vann, planter og dyr, ifølge U.S. Environmental Protection Agency (EPA).
- Høyere konsentrasjoner av thorium finnes vanligvis i mineraler som thorite, thorianite, monazite, allanite og zircon, ifølge Los Alamos National Laboratory.
- Den mest stabile isotopen av thorium, Th-232, har en halveringstid på 14 milliarder år, ifølge EPA.
- I følge Los Alamos blir thorium opprettet i kjernene til supernovaer og deretter spredt over galaksen under eksplosjonene.
- Thorium hadde blitt brukt siden 1885 i gassmantler, som gir lyset i gasslamper, ifølge Los Alamos. På grunn av sin radioaktivitet er elementet erstattet av andre ikke-radioaktive sjeldne jordartselementer.
- Thorium brukes også til å styrke magnesium, belegge wolframtråd i elektrisk utstyr, kontrollere kornstørrelsen på wolfram i elektriske lamper, høy temperatur digler, i glass, i kamera- og vitenskapelige instrumentlinser, og er en kilde til kjernekraft, iht. Los Alamos.
- Andre bruksområder for thorium inkluderer varmebestandig keramikk, flymotorer og i lyspærer, ifølge Chemicool.
- I følge Lenntech ble thorium brukt i tannpasta inntil farene ved radioaktivitet ble oppdaget.
- Thorium og uran er involvert i oppvarmingen av jordas indre, ifølge Minerals Education Coalition.
- For mye eksponering av thorium kan føre til lungesykdommer, lunge- og bukspyttkjertelkreft, endret genetikk, leversykdom, beinkreft og metallforgiftning, ifølge Lenntech.
Aktuell forskning
Det forskes mye på å bruke thorium som kjernebrensel. I følge en artikkel fra Royal Society of Chemistry gir thorium brukt i atomreaktorer mange fordeler i forhold til bruk av uran:
- Thorium er tre til fire ganger mer enn uran.
- Thorium trekkes lettere ut enn uran.
- Flytende fluor-thoriumreaktorer (LFTR) har svært lite avfall sammenlignet med reaktorer drevet av uran.
- LFTR-er kjører ved atmosfæretrykk i stedet for 150 til 160 ganger atmosfæretrykk for tiden.
- Thorium er mindre radioaktivt enn uran.
I følge et papir fra 2009 fra NASA-forskerne Albert J. Juhasz, Richard A. Rarick og Rajmohan Rangarajan, ble thorium-reaktorer utviklet ved Oak Ridge National Laboratory på 1950-tallet under ledelse av Alvin Weinberg for å støtte atomvåpenprogrammer. Programmet stoppet i 1961 til fordel for andre teknologier. I følge Royal Society of Chemistry ble thorium-reaktorer forlatt fordi de ikke produserte så mye plutonium som uran-drevne reaktorer. På den tiden var plutonium i våpenklasse, så vel som uran, en varm handelsvare på grunn av den kalde krigen.
Thorium i seg selv brukes ikke til kjernefysisk drivstoff, men den brukes til å lage den kunstige uranisotopen uran-233, ifølge NASA-rapporten. Thorium-232 absorberer først et nøytron og skaper thorium-233, som avtar til protactium-233 i løpet av cirka fire timer. Protactium-233 avtar sakte til uran-233 i løpet av omtrent ti måneder. Uran-233 blir deretter brukt i kjernefysiske reaktorer som drivstoff.
